EP1628124A2 - Device for determining porosity of a fibrous web - Google Patents

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EP1628124A2
EP1628124A2 EP05107232A EP05107232A EP1628124A2 EP 1628124 A2 EP1628124 A2 EP 1628124A2 EP 05107232 A EP05107232 A EP 05107232A EP 05107232 A EP05107232 A EP 05107232A EP 1628124 A2 EP1628124 A2 EP 1628124A2
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EP
European Patent Office
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fluid
fibrous web
porosity
paper
adjuvant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05107232A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1628124A3 (en
Inventor
Susanne Berger
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Voith Paper Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH, Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1628124A2 publication Critical patent/EP1628124A2/en
Publication of EP1628124A3 publication Critical patent/EP1628124A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change
    • G—PHYSICS
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    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/088—Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/34—Paper
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    • G01N2015/0866—Sorption
    • G01N2015/0873—Dynamic sorption, e.g. with flow control means

Definitions

  • the invention relates to a measuring arrangement for determining an absolute value of the porosity of a paper, board, tissue or another fibrous web.
  • the cockling is a flattening problem that occurs in particular in the case of relatively dense wood-containing papers. It is produced mainly during calendering and is attributed to locally different moisture contents. These are probably formed in dense papers by locally different porosities in the paper, which are responsible for the drying of the moisture.
  • the porosity of paper is determined by means of a Bendtsen meter, in which a ring of a certain size, for example, with a diameter of 50 mm, pressed onto the paper and the air flow is measured. This is output as a measured variable, for example in milliliters per minute.
  • this measurement method only allows the determination of the total porosity over an area of over 2000 m 2 and therefore can not contribute to the explanation of the cause of quality defects.
  • a measuring method has recently been developed which is intended to enable the determination of local porosities with a minimum resolution of 1 mm 2 by means of a perforated plate and a measuring probe.
  • this measurement method has the disadvantage that the accuracy of the measured values is limited due to high friction losses of the air used in a feed tube and in a nozzle and that depending on the size and contact pressure of a perforated plate used in this process air losses over the paper surface occur, which leads to a Lead to a falsification of the flow measured values.
  • a high measurement effort is required because each measurement point must be determined individually or high costs for a variety of probes or changeover valves arise.
  • the object is achieved in that it comprises a holding device for holding a portion of the fibrous web, a flow device with a feeding device for supplying a first excipient to the top of the area, wherein the first auxiliary surface acts within the area on the fibrous web, and a measuring device to measure by Having fibrous web passing therethrough substances.
  • the use of the invention provides a measurement methodology with high resolution and low capital expenditure, with which a relative distribution of the porosity can be determined within a larger area of the paper and which additionally provides an absolute mean over this area.
  • the invention is also suitable for determining the local measurements of porosity, i. H. the porosity distribution.
  • the advantages of the invention consist essentially in that the proven concept of measuring the flow of air or other gas or gas mixture can be maintained. This ensures that the values measured with the system according to the invention can be compared with those which are measured according to the known Bendtsen measuring method. In a single measurement, an absolute value and the distribution of porosity over the entire surface can be determined. Fast measurement and fast evaluation are possible, while at the same time a low expenditure on measuring technology is caused.
  • a gas or a liquid carrier in particular water, can likewise be used as carrier for the adjuvant to be used.
  • Bendtsen measuring apparatus is used as the air flow system, only a small amount of additional technology is required to to realize the invention.
  • the samples generated during the measurements can be used for further analysis.
  • the measuring apparatus according to the invention can be used without additional development effort without the use of a computer, a scanner or software for the visual evaluation of the porosity distribution.
  • the holding device comprises a fluid-tight clamping device.
  • the measuring arrangement includes a flow-through device comprising a fluid flow system having at least one means for delivering a fluid, a system for introducing the first adjuvant and a system for mixing or producing a homogeneous mixture of the fluid with the first adjuvant.
  • an advantage is an embodiment in which the measuring arrangement has a device for introducing at least one second auxiliary substance, in particular for imaging a porosity distribution image of the area, in particular on the underside of the area. Also advantageous is an embodiment in which an evaluation device comprises a computer equipped with image-analytical software and a scanner.
  • the invention also relates to a method for measuring the porosity with the measuring arrangement described above for determining an absolute value of the porosity of a paper, board, tissue or another fibrous web.
  • the method is characterized in that the first adjuvant is applied by means of a fluid or a fluid mixture or directly from the top to a region of the fibrous web, with the fabric of the fibrous web a reaction enters and that the flow of the fluid or the fluid mixture is detected together with the remaining in it first excipient.
  • an indirect measuring method for measuring the porosity distribution in a material web is thus used by utilizing the effect of a fluid flowing through the pores on a reagent layer.
  • the process is carried out so that the first excipient reacts by coloring or decolorization of the fibrous web with the material thermally or by a chemical reaction and that the coloration or the decolorization of the fibrous web is measured.
  • a second adjuvant is used in addition, wherein again the first excipient is applied by means of a fluid or a fluid mixture or directly from the top to a region of the fibrous web, the flow of the fluid or the fluid mixture together with the first excipient remaining in it is detected and then on the underside of the fibrous web, the second auxiliary material, in particular in sheet form, is added or present. In this case, the coloration or decolorization of the second adjuvant is then measured by the first adjuvant.
  • the use of the first adjuvant, alone or in conjunction with the second adjuvant, produces a thermal reaction or chemical reaction which results in staining or discoloration of the fibrous web in the area under investigation or staining or discoloration of the second adjuvant.
  • This is applied, for example, either on the fibrous web, approximately on its underside, or it forms a separate, laid under the region of the fibrous web layer or is contained in this. In any case, the layer in which the color reaction has taken place is evaluated optically.
  • a reservoir or generator 3 eg ozone generator
  • a fluid medium in particular with air or another fluid under pressure
  • a Feed unit 4 for a first excipient which is dissolved for example in a fluid such as water, or is initially present in pure form in the feed unit 4 and is then mixed in a mixing device 5 with the medium and a flow rectifier 6 to equalize the first excipient comprehensive fluid mixture 1 is passed through the inflow vessel 7 to
  • a flow meter 9 On the underside of the region 2, a flow meter 9 is arranged, which determines the amount of the fluid mixture which flows through the region in a predetermined time unit. In addition, a measuring unit 10 for determining the concentration of the first adjuvant in the fluid flowing through can also be present.
  • the coloration of the fibrous web in region 2 is determined by an optical measuring unit, in particular by means of a scanner 11, detected and subsequently and / or in parallel determined by a computer 12 equipped with a corresponding software and displayed on a monitor 13.
  • This measuring principle is transferred to a test procedure in which the first auxiliary material does not react directly with the material of the fibrous web.
  • a coating with a second auxiliary substance is applied to the underside of the fibrous web in the area to be examined 2, or this is placed in a own layer 15 (Figure 3a) placed under the fibrous web so that it dyes or decolorizes during passage of the fluid containing the first excipient in a zone 16 ( Figure 3b) according to the porosity distribution.
  • Water is conceivable as fluid for said test arrangement.
  • the effect is based in this arrangement, for example, on the leaching or oxidation of the dye of the substrate arranged below the paper (excipient 15) which decolorizes more or less depending on the amount flowed through and thus information on the porosities and dewatering mechanisms of paper samples from different positions of the paper machine Depending on the requirements (press section, wire section), the simulated flow process can be imaged with the experimental setup.
  • the paper samples if they serve as carrier material for the reaction, can be subjected to further analyzes, such as splitting and / or local ash determinations.
  • splitting the separation of the paper sample in different layers
  • adhesive film eg at VTT in Finland or at the University of Graz applied method for measuring Faseroreintieurng in the Z direction
  • the flow channels are visualized within the paper in the z direction.

Abstract

A measuring station determines the absolute porosity of a sample of paper, carton or tissue. The assembly has a fluid-feed (4) clamp (7, 8) that is applied either side of the paper with an inlet- and an outlet-side. The measuring station determines the absolute porosity vale of the sample surface. The inlet feed clamp (7, 8) has a fluid flow stabilising unit and the stable flow porosity is detected on the lower surface of the paper. The results are examined by scanner (11) image computer (12) processing. In the process a first fluid agent is applied to a sample area of paper where it reacts with the sample fluid directed at the paper. The reaction is observed by a thermal camera and/or colour camera.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messanordnung zur Bestimmung eines Absolutwertes der Porosität einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn.The invention relates to a measuring arrangement for determining an absolute value of the porosity of a paper, board, tissue or another fibrous web.

In Maschinen zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn wird einer in einer Siebpartie aus einer Faserstoffsuspension formierten Faserstoffbahn in einer Pressanordnung und dann in einer Trockenanordnung weitere Feuchtigkeit entzogen. Allerdings tritt bei der Produktion von Faserstoffbahnen immer wieder das Problem auf, dass sogenannte "Feuchtigkeitsnester" in und zwischen den Fasern der Bahn zurückbleiben, die durch den normalen Trocknungsvorgang über die Trockenzylinder nicht beseitigt werden, da die Trockenzylinder nur eine für die gesamte Fläche der Faserstoffbahn gleichmäßige Trocknungsleistung zur Verfügung stellen. Die Feuchtigkeitsnester haben einen Durchmesser im Zentimeterbereich, der bis zum Durchmesser einer Münze (20 mm) heranreicht. Die Feuchtigkeitsnester wirken sich besonders bei der Satinage der Bahn negativ aus, bei der nach hoher Temperatur- und Druckeinwirkung das sogenannte "Cockling" entsteht.In machines for producing a paper, board, tissue or another fibrous web, further moisture is removed from a fibrous web formed in a wire section from a pulp suspension in a press arrangement and then in a drying arrangement. However, in the production of fibrous webs, the problem repeatedly arises that so-called "moisture nests" remain in and between the fibers of the web, which are not eliminated by the normal drying process over the drying cylinders, since the drying cylinders only one for the entire surface of the fibrous web provide uniform drying performance. The moisture nests have a diameter in the centimeter range, which reaches up to the diameter of a coin (20 mm). The moisture nests have a negative effect especially in the calendering of the web, in which the so-called "cockling" develops after high temperature and pressure.

Das Cockling ist ein insbesondere bei relativ dichten holzhaltigen Papieren auftretendes Flachlageproblem. Es entsteht vor allem beim Kalandrieren und wird auf lokal unterschiedliche Feuchtegehalte zurückgeführt. Diese entstehen vermutlich bei dichten Papieren durch lokal unterschiedliche Porositäten im Papier, die bei der Trocknung für das Entweichen der Feuchtigkeit verantwortlich sind.The cockling is a flattening problem that occurs in particular in the case of relatively dense wood-containing papers. It is produced mainly during calendering and is attributed to locally different moisture contents. These are probably formed in dense papers by locally different porosities in the paper, which are responsible for the drying of the moisture.

Verschiedene weitere Qualitätsmerkmale, die auch bei der Papierweiterverarbeitung auftreten, beispielsweise Streichfarbenannahme und Mottling, lassen sich ebenfalls auf eine unterschiedliche Verteilung von Füllstoffen und Fasern oder auf eine lokal unterschiedliche Porosität im Papier zurückführen. Die Messung lokaler Porositäten mit hoher Auflösung erscheint somit als ein wichtiges Kriterium zur Erkennung von Qualitätsmängeln verschiedener Papiersorten.Various other quality features that also occur in paper processing, such as coating color acceptance and mottling, can also be attributed to a different distribution of fillers and fibers or to a locally different porosity in the paper. The measurement of local porosities High resolution thus appears as an important criterion for detecting quality defects of various types of paper.

Bisher wird die Porosität von Papier mittels eines Messgerätes nach Bendtsen bestimmt, bei dem ein Ring einer bestimmten Größe, beispielsweise mit einem Durchmesser von 50 mm, auf das Papier gepresst und der Luftdurchfluss gemessen wird. Dieser wird als Messgröße, beispielsweise in Millilitern pro Minute, ausgegeben. Jedoch ermöglicht diese Messmethode lediglich die Bestimmung der GesamtPorosität über einer Fläche von über 2000 m2 und kann daher nicht zur Aufklärung über die Ursache von Qualitätsmängeln beitragen.So far, the porosity of paper is determined by means of a Bendtsen meter, in which a ring of a certain size, for example, with a diameter of 50 mm, pressed onto the paper and the air flow is measured. This is output as a measured variable, for example in milliliters per minute. However, this measurement method only allows the determination of the total porosity over an area of over 2000 m 2 and therefore can not contribute to the explanation of the cause of quality defects.

Andererseits wurde in neuerer Zeit ein Messverfahren entwickelt, das mittels einer Lochplatte und einer Messsonde die Bestimmung der lokalen Porositäten mit einer minimalen Auflösung von 1 mm2 ermöglichen soll. Dieses Messverfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Genauigkeit der Messwerte aufgrund hoher Reibungsverluste der hierbei eingesetzten Luft in einem Zuführschlauch und in einer Düse beschränkt ist und dass je nach Größe und Anpressdruck einer bei diesem Verfahren eingesetzten Lochplatte Luftverluste über der Papieroberfläche auftreten, die zu einer Verfälschung der Durchströmungsmesswerte führen. Es ist ein hoher Messaufwand erforderlich, da jeder Messpunkt einzeln bestimmt werden muss oder hohe Kosten für eine Vielzahl von Messsonden oder Umschaltventile entstehen.On the other hand, a measuring method has recently been developed which is intended to enable the determination of local porosities with a minimum resolution of 1 mm 2 by means of a perforated plate and a measuring probe. However, this measurement method has the disadvantage that the accuracy of the measured values is limited due to high friction losses of the air used in a feed tube and in a nozzle and that depending on the size and contact pressure of a perforated plate used in this process air losses over the paper surface occur, which leads to a Lead to a falsification of the flow measured values. A high measurement effort is required because each measurement point must be determined individually or high costs for a variety of probes or changeover valves arise.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur effizienten und hochauflösenden Bestimmung lokal unterschiedlicher Feuchtegehalte in einer Papierfläche zu schaffen.It is the object of the invention to provide a device for the efficient and high-resolution determination of locally different moisture contents in a paper surface.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sie eine Haltevorrichtung zum Festhalten eines Bereichs der Faserstoffbahn, eine Durchflusseinrichtung mit einer Zuführvorrichtung zum Zuführen eines ersten Hilfsstoffes auf die Oberseite des Bereichs, wobei der erste Hilfsstoff flächenförmig innerhalb des Bereichs auf die Faserstoffbahn einwirkt, und eine Messeinrichtung zum Messen von durch die Faserstoffbahn hindurchströmenden Substanzen aufweist.According to the invention the object is achieved in that it comprises a holding device for holding a portion of the fibrous web, a flow device with a feeding device for supplying a first excipient to the top of the area, wherein the first auxiliary surface acts within the area on the fibrous web, and a measuring device to measure by Having fibrous web passing therethrough substances.

Durch den Einsatz der Erfindung wird eine Messmethodik mit hoher Auflösung und geringem Investitionsaufwand geschaffen, mit der sich eine relative Verteilung der Porosität innerhalb einer größeren Fläche des Papiers bestimmen lässt und die zusätzlich einen absoluten Mittelwert über diese Fläche liefert. Die Erfindung ist ebenfalls geeignet zur Bestimmung der lokalen Messwerte der Porosität, d. h. der Porositätsverteilung.The use of the invention provides a measurement methodology with high resolution and low capital expenditure, with which a relative distribution of the porosity can be determined within a larger area of the paper and which additionally provides an absolute mean over this area. The invention is also suitable for determining the local measurements of porosity, i. H. the porosity distribution.

Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, dass sich das bewährte Konzept der Messung der Durchströmung von Luft oder eines anderen Gases oder Gasgemisches aufrechterhalten lässt. Dadurch wird gewährleistet, dass die mit dem erfindungsgemäßen System gemessenen Werte sich mit denen vergleichen lassen, die nach dem bekannten Messverfahren nach Bendtsen gemessen werden. Bei einer einzelnen Messung lassen sich ein Absolutwert und die Verteilung der Porosität über der ganzen Fläche ermitteln. Es werden eine schnelle Messung und eine schnelle Auswertung ermöglicht, während gleichzeitig ein geringer Aufwand an Messtechnik verursacht wird. Gemäß der Erfindung kann für den einzusetzenden Hilfsstoff als Träger ebenfalls ein Gas oder ein flüssiger Träger, insbesondere Wasser, eingesetzt werden.The advantages of the invention consist essentially in that the proven concept of measuring the flow of air or other gas or gas mixture can be maintained. This ensures that the values measured with the system according to the invention can be compared with those which are measured according to the known Bendtsen measuring method. In a single measurement, an absolute value and the distribution of porosity over the entire surface can be determined. Fast measurement and fast evaluation are possible, while at the same time a low expenditure on measuring technology is caused. According to the invention, a gas or a liquid carrier, in particular water, can likewise be used as carrier for the adjuvant to be used.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass das bekannte Messverfahren nach Bendtsen weiterentwickelt wurde. Mit einer einzigen Messung werden zwei Informationen erzeugt: es wird die Gesamtporosität bestimmt, wie es auch nach dem Stand der Technik bereits möglich ist, und zusätzlich wird die Porositätsverteilung über der Fläche ermittelt. Es werden somit ein Absolutwert der Porosität über eine bestimmte Fläche und die Bestimmung der lokalen Messwerte der Porosität (Porositätsverteilung) realisiert.Further advantages of the invention are that the known measuring method was developed according to Bendtsen. Two pieces of information are generated with a single measurement: the total porosity is determined, as is already possible in the prior art, and in addition the porosity distribution over the surface is determined. Thus, an absolute value of the porosity over a certain area and the determination of the local measured values of the porosity (porosity distribution) are realized.

Falls die bekannte Messapparatur nach Bendtsen als Luftströmungssystem verwendet wird, ist nur ein geringer Aufwand an zusätzlicher Technik erforderlich, um die Erfindung zu realisieren. Die bei den Messungen erzeugten Proben lassen sich zur weiteren Analyse verwenden. Die erfindungsgemäße Messapparatur lässt sich ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand auch ohne den Einsatz eines Computers, eines Scanners oder von Software zur visuellen Bewertung der Porositätsverteilung verwerten.If the known Bendtsen measuring apparatus is used as the air flow system, only a small amount of additional technology is required to to realize the invention. The samples generated during the measurements can be used for further analysis. The measuring apparatus according to the invention can be used without additional development effort without the use of a computer, a scanner or software for the visual evaluation of the porosity distribution.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung eine fluiddichte Einspannvorrichtung umfasst.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the holding device comprises a fluid-tight clamping device.

In vorteilhafter Weise enthält die Messanordnung eine Durchflusseinrichtung, die ein Fluidströmungssystem mit wenigstens einer Einrichtung zum Zuführen eines Fluids, ein System zum Einbringen des ersten Hilfsstoffes und ein System zur Mischung oder Erzeugung einer homogenen Mischung des Fluids mit dem ersten Hilfsstoff umfasst.Advantageously, the measuring arrangement includes a flow-through device comprising a fluid flow system having at least one means for delivering a fluid, a system for introducing the first adjuvant and a system for mixing or producing a homogeneous mixture of the fluid with the first adjuvant.

Von Vorteil ist eine Ausgestaltung, in der die Messanordnung eine Einrichtung zum Einbringen mindestens eines zweiten Hilfsstoffes, insbesondere zur Abbildung eines Porositätsverteilungsbildes des Bereichs, insbesondere auf die Unterseite des Bereichs, aufweist. Vorteilhaft ist ebenfalls eine Ausgestaltung, in der eine Auswerteeinrichtung mit einem mit einer bildanalytischen Software ausgestatteten Rechner und einem Scanner umfasst.An advantage is an embodiment in which the measuring arrangement has a device for introducing at least one second auxiliary substance, in particular for imaging a porosity distribution image of the area, in particular on the underside of the area. Also advantageous is an embodiment in which an evaluation device comprises a computer equipped with image-analytical software and a scanner.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Messen der Porosität mit der oben beschriebenen Messanordnung zur Bestimmung eines Absolutwertes der Porosität einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn.The invention also relates to a method for measuring the porosity with the measuring arrangement described above for determining an absolute value of the porosity of a paper, board, tissue or another fibrous web.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hilfsstoff mittels eines Fluids oder eines Fluidgemischs oder direkt von der Oberseite auf einen Bereich der Faserstoffbahn aufgebracht wird, mit dem Stoff der Faserstoffbahn eine Reaktion eingeht und dass der Durchfluss des Fluids oder des Fluidgemischs zusammen mit dem in ihm verbliebenen ersten Hilfsstoff erfasst wird. Gemäß der Erfindung wird somit ein indirektes Messverfahren für die Messung der Porositätsverteilung in einer Materialbahn durch die Nutzung der Wirkung eines durch die Poren strömenden Fluids auf eine Reagenzschicht eingesetzt.The method is characterized in that the first adjuvant is applied by means of a fluid or a fluid mixture or directly from the top to a region of the fibrous web, with the fabric of the fibrous web a reaction enters and that the flow of the fluid or the fluid mixture is detected together with the remaining in it first excipient. According to the invention, an indirect measuring method for measuring the porosity distribution in a material web is thus used by utilizing the effect of a fluid flowing through the pores on a reagent layer.

In vorteilhafter Weise wird das Verfahren so durchgeführt, dass der erste Hilfsstoff durch Färbung oder Entfärbung der Faserstoffbahn mit dem Stoff thermisch oder durch eine chemische Reaktion reagiert und dass die Färbung bzw. die Entfärbung der Faserstoffbahn gemessen wird.Advantageously, the process is carried out so that the first excipient reacts by coloring or decolorization of the fibrous web with the material thermally or by a chemical reaction and that the coloration or the decolorization of the fibrous web is measured.

In alternativer Weise kommt ein zweiter Hilfsstoff zusätzlich zum Einsatz, wobei wieder der erste Hilfsstoff mittels eines Fluids oder eines Fluidgemischs oder direkt von der Oberseite auf einen Bereich der Faserstoffbahn aufgebracht wird, der Durchfluss des Fluids oder des Fluidgemischs zusammen mit dem in ihm verbliebenen ersten Hilfsstoff erfasst wird und dann auf der Unterseite der Faserstoffbahn der zweite Hilfsstoff, insbesondere in flächenförmiger Form, zugesetzt wird bzw. vorliegt. Hierbei wird dann die Färbung oder Entfärbung des zweiten Hilfsstoffs durch den ersten Hilfsstoff gemessen.Alternatively, a second adjuvant is used in addition, wherein again the first excipient is applied by means of a fluid or a fluid mixture or directly from the top to a region of the fibrous web, the flow of the fluid or the fluid mixture together with the first excipient remaining in it is detected and then on the underside of the fibrous web, the second auxiliary material, in particular in sheet form, is added or present. In this case, the coloration or decolorization of the second adjuvant is then measured by the first adjuvant.

Der Einsatz des ersten Hilfsstoffs allein oder in Verbindung mit dem zweiten Hilfsstoff erzeugt eine thermische Reaktion oder eine chemische Reaktion, die zu einer Färbung oder Entfärbung der Faserstoffbahn in dem untersuchten Bereich oder zu einer Färbung oder Entfärbung des zweiten Hilfsstoffs führt. Dieser wird beispielsweise entweder auf die Faserstoffbahn aufgetragen, etwa auf deren Unterseite, oder er bildet eine gesonderte, unter den Bereich der Faserstoffbahn gelegte Schicht oder ist in dieser enthalten. In jedem Fall wird die Schicht, in der die Farbreaktion stattgefunden hat, optisch ausgewertet.The use of the first adjuvant, alone or in conjunction with the second adjuvant, produces a thermal reaction or chemical reaction which results in staining or discoloration of the fibrous web in the area under investigation or staining or discoloration of the second adjuvant. This is applied, for example, either on the fibrous web, approximately on its underside, or it forms a separate, laid under the region of the fibrous web layer or is contained in this. In any case, the layer in which the color reaction has taken place is evaluated optically.

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Messanordnung zur lokalen Porositätsmessung,
Fig. 2a, b
einen schematischen Querschnitt durch einen Bereich der Faserstoffbahn, vor und nach dem Durchströmen eines mit dem ersten Hilfsstoff beaufschlagten Fluids oder Fluidgemischs und
Fig. 3a, b
einen schematischen Querschnitt durch einen Bereich der Faserstoffbahn, vor und nach dem Durchströmen eines mit dem ersten Hilfsstoff beaufschlagten Fluids oder Fluidgemischs, wobei unterhalb des Bereichs eine mit dem zweiten Hilfsstoff ausgestattete Schicht angeordnet ist.
The invention will be explained in more detail in an embodiment. Show it:
Fig. 1
a schematic representation of a measuring arrangement for local porosity measurement,
Fig. 2a, b
a schematic cross-section through a portion of the fibrous web, before and after flowing through an acted upon by the first excipient fluid or fluid mixture, and
Fig. 3a, b
a schematic cross-section through a portion of the fibrous web, before and after flowing through an acted upon by the first excipient fluid or fluid mixture, wherein below the region equipped with a second auxiliary layer is arranged.

Eine Messanordnung1 (Fig. 1) zur Bestimmung der Porosität in einem repräsentativen Bereich 2 einer Faserstoffbahn umfasst einen Vorratsbehälter oder Erzeuger 3 (bspw. Ozon Generator) mit einem fluiden Medium, insbesondere mit Luft oder einem anderen Fluid, das unter Druck steht, sowie eine Zuführeinheit 4 für einen ersten Hilfsstoff, der beispielsweise in einem Fluid wie Wasser gelöst ist, oder zunächst in reiner Form in der Zuführeinheit 4 vorhanden ist und dann in einer Mischeinrichtung 5 mit dem Medium gemischt wird und über einen Strömungsgleichrichter 6 zur Vergleichmäßigung des den ersten Hilfsstoff umfassenden Fluidgemischs 1 durch das Zuströmgefäß 7 auf den Bereich 2 geleitet wird.A measuring arrangement 1 (FIG. 1) for determining the porosity in a representative area 2 of a fibrous web comprises a reservoir or generator 3 (eg ozone generator) with a fluid medium, in particular with air or another fluid under pressure, as well as a Feed unit 4 for a first excipient, which is dissolved for example in a fluid such as water, or is initially present in pure form in the feed unit 4 and is then mixed in a mixing device 5 with the medium and a flow rectifier 6 to equalize the first excipient comprehensive fluid mixture 1 is passed through the inflow vessel 7 to the area 2.

Auf der Unterseite des Bereiches 2 ist ein Durchflussmesser 9 angeordnet, der die Menge des Fluidgemisches bestimmt, das den Bereich in einer vorgegebenen Zeiteinheit durchströmt. Zusätzlich kann auch eine Messeinheit 10 zur Bestimmung der Konzentration des ersten Hilfsstoffs in dem durchströmenden Fluid vorhanden sein.On the underside of the region 2, a flow meter 9 is arranged, which determines the amount of the fluid mixture which flows through the region in a predetermined time unit. In addition, a measuring unit 10 for determining the concentration of the first adjuvant in the fluid flowing through can also be present.

Während des Messvorgangs oder nach Beendigung des Messvorgangs wird die Färbung der Faserstoffbahn in dem Bereich 2 durch eine optische Messeinheit, insbesondere mittels eines Scanners 11, erfasst und anschließend und/oder parallel durch einen mit einer entsprechenden Software ausgestatteten Computer 12 ermittelt und an einem Monitor 13 dargestellt.During the measuring process or after the end of the measurement process, the coloration of the fibrous web in region 2 is determined by an optical measuring unit, in particular by means of a scanner 11, detected and subsequently and / or in parallel determined by a computer 12 equipped with a corresponding software and displayed on a monitor 13.

Bei der Strömung durch das Papier tritt eine Reaktion zwischen dem ersten Hilfsstoff und dem Papier auf, die je nach lokaler Durchflussmenge und Konzentration zu einer Färbung 14 (Fig. 2b) oder einer Entfärbung des Papiers führt, die durch eine oxidierende oder reduzierende Reaktion des ersten Farbstoffs mit dem Papier hervorgerufen wird. Anschließend wird der ganz oder teilweise entsprechend der Porositätsverteilung gefärbte oder entfärbte Bereich 2 mittels des Scanners 11 erfasst und die lokale Porositätsverteilung über der Fläche in einer Graustufenverteilung und des Maximalwerts der Porosität bildanalytisch ausgewertet.As it flows through the paper, a reaction occurs between the first adjuvant and the paper which, depending on the local flow rate and concentration, results in a coloration 14 (Figure 2b) or discoloration of the paper due to an oxidizing or reducing reaction of the first Dye is caused with the paper. Subsequently, the completely or partially colored or decolorized according to the porosity distribution area 2 is detected by means of the scanner 11 and evaluated the local porosity distribution over the surface in a gray scale distribution and the maximum value of the porosity image analysis.

Dieses Meßprinzip wird auf eine Versuchsdurchführung übertragen, in der der erste Hilfsstoff nicht unmittelbar mit dem Stoff der Faserstoffbahn reagiert, In diesem Fall wird auf der Unterseite der Faserstoffbahn in dem zu untersuchenden Bereich 2 eine Beschichtung mit einem zweiten Hilfsstoff aufgebracht, oder dieser wird in einer eigenen Schicht 15 (Fig. 3a) unter die Faserstoffbahn gelegt, so dass er sich während des Durchströmens des den ersten Hilfsstoff enthaltenden Fluids in einer Zone 16 (Fig. 3b) entsprechend der Porositätsverteilung färbt oder entfärbt.This measuring principle is transferred to a test procedure in which the first auxiliary material does not react directly with the material of the fibrous web. In this case, a coating with a second auxiliary substance is applied to the underside of the fibrous web in the area to be examined 2, or this is placed in a own layer 15 (Figure 3a) placed under the fibrous web so that it dyes or decolorizes during passage of the fluid containing the first excipient in a zone 16 (Figure 3b) according to the porosity distribution.

Als Fluid für die genannte Versuchsanordnung ist auch Wasser denkbar. Der Effekt beruht bei dieser Anordnung z.B. auf der Auswaschung oder Oxidation des Farbstoffes des unterhalb des Papiers angeordneten Trägermaterials (Hilfstoff 15) welches sich je nach durchströmter Menge mehr oder weniger entfärbt und damit Auskunft über die Porositäten und die Entwässerungsmechanismen von Papierproben aus verschieden Positionen der Papiermaschine geben kann, da der simulierte Strömungsvorgang je nach Anforderung (Pressenpartie, Siebpartie) mit der Versuchsanordnung abgebildet werden kann. Die Papierproben können - sofern sie als Trägermaterial für die Reaktion dienen - weiteren Analysen, wie dem Splitting und/oder lokalen Aschebestimmungen zugeführt werden.Water is conceivable as fluid for said test arrangement. The effect is based in this arrangement, for example, on the leaching or oxidation of the dye of the substrate arranged below the paper (excipient 15) which decolorizes more or less depending on the amount flowed through and thus information on the porosities and dewatering mechanisms of paper samples from different positions of the paper machine Depending on the requirements (press section, wire section), the simulated flow process can be imaged with the experimental setup. The paper samples, if they serve as carrier material for the reaction, can be subjected to further analyzes, such as splitting and / or local ash determinations.

Durch ein Splitten (das Trennen der Papierprobe in verschieden Schichten) mittels Klebefolie (z.B. am VTT in Finnland oder an der Universität in Graz angewendete Methode zur Messung der Faseroreintieurng in Z-Richtung) können je nach Messanordnung bei einer Entfärbung des vorher angefärbten Papier bzw. einer Färbung des gemessenen Papiers die Strömungskanäle innerhalb des Papiers in z-Richtung visualisiert werden.By splitting (the separation of the paper sample in different layers) by means of adhesive film (eg at VTT in Finland or at the University of Graz applied method for measuring Faseroreintieurng in the Z direction) can, depending on the measurement arrangement in a decolorization of previously dyed paper or a coloring of the measured paper, the flow channels are visualized within the paper in the z direction.

Claims (9)

Messanordnung (1) zur Bestimmung eines Absolutwertes der Porosität einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Haltevorrichtung zum Festhalten eines Bereichs (2) der Faserstoffbahn, eine Durchflusseinrichtung mit einer Zuführvorrichtung (4) zum Zuführen eines ersten Hilfsstoffes auf die Oberseite des Bereichs (2), wobei der erste Hilfsstoff flächenförmig innerhalb des Bereichs auf die Faserstoffbahn einwirkt, und eine Messeinrichtung (9) zum Messen von durch die Faserstoffbahn hindurchströmenden Substanzen aufweist.Measuring arrangement (1) for determining an absolute value of the porosity of a paper, board, tissue or another fibrous web,
characterized,
that it comprises a holding device for holding a region (2) of the fibrous web, a flow device with a feed device (4) for supplying a first auxiliary to the top of the region (2), wherein the first auxiliary surface acts on the fibrous web within the region, and a measuring device (9) for measuring substances flowing through the fibrous web. Messanordnung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Messanordnung in einer Messung ein Absolutwert der Porosität einer Fläche und lokale Messwerte der Porosität (Porositätsverteilung) dieser Fläche ermittelbar sind.Measuring arrangement (1) according to claim 1,
characterized,
that this surface can be determined by the measuring arrangement in a measurement of an absolute value of a surface porosity and local measurements of porosity (porosity). Messanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Haltevorrichtung eine fluiddichte Einspannvorrichtung (7, 8) umfasst.Measuring arrangement (1) according to claim 1 or 2,
characterized,
in that the holding device comprises a fluid-tight clamping device (7, 8). Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchflusseinrichtung ein Fluidströmungssystem mit wenigstens einer Einrichtung (3) zum Zuführen eines Fluids, ein System zum Einbringen des ersten Hilfsstoffes und ein System (5, 8) zur Mischung oder Erzeugung einer homogenen Mischung des Fluids mit dem ersten Hilfsstoff umfasst.Measuring arrangement (1) according to one of claims 1 to 3,
characterized,
in that the throughflow device comprises a fluid flow system with at least one device (3) for supplying a fluid, a system for introducing the first adjuvant and a system (5, 8) for mixing or producing a homogeneous mixture of the fluid with the first adjuvant. Messanordnung (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Einrichtung zum Einbringen mindestens eines zweiten Hilfsstoffes, insbesondere zur Abbildung eines Porositätsverteilungsbildes des Bereichs, insbesondere auf die Unterseite des Bereichs, aufweist.Measuring arrangement (1) according to claim 4,
characterized,
in that it has a device for introducing at least one second auxiliary substance, in particular for imaging a porosity distribution image of the area, in particular on the underside of the area. Messanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Auswerteeinrichtung mit einem mit einer bildanalytischen Software ausgestatteten Rechner (12) und einem Scanner (11) umfasst.Measuring arrangement (1) according to one of claims 1 to 5,
characterized,
in that it comprises an evaluation device with a computer (12) equipped with image-analytical software and a scanner (11). Verfahren zum Messen der Porosität mit einer Messanordnung zur Bestimmung eines Absolutwertes der Porosität einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Hilfsstoff mittels eines Fluids oder eines Fluidgemischs oder direkt von der Oberseite auf einen Bereich (2) der Faserstoffbahn aufgebracht wird, mit dem Stoff der Faserstoffbahn eine Reaktion eingeht bzw. Ablagerungen bildet und dass der Durchfluss des Fluids oder des Fluidgemischs zusammen mit dem in ihm verbliebenen ersten Hilfsstoff erfasst wird.Method for measuring the porosity with a measuring arrangement for determining an absolute value of the porosity of a paper, board, tissue or another fibrous web according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the first excipient is applied by means of a fluid or a fluid mixture or directly from the top to a region (2) of the fibrous web, with the substance of the fibrous web reacts or deposits and that the flow of the fluid or the fluid mixture together with the in him remaining first excipient is detected. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Hilfsstoff durch Färbung oder Entfärbung der Faserstoffbahn mit dem Stoff thermisch oder durch eine chemische Reaktion reagiert und dass die Temperaturverteilung durch eine Thermo-Kamera und / oder die Färbung und /oder die Entfärbung der Faserstoffbahn gemessen wird.Method according to claim 7,
characterized,
that the first adjuvant reacts by coloring or decolorizing the fibrous web with the material thermally or by a chemical reaction and that the temperature distribution is measured by a thermal camera and / or the coloring and / or the discoloration of the fibrous web. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Hilfsstoff mittels eines Fluids oder eines Fluidgemischs oder direkt von der Oberseite auf einen Bereich der Faserstoffbahn aufgebracht wird, dass der Durchfluss des Fluids oder des Fluidgemischs zusammen mit dem in ihm verbliebenen ersten Hilfsstoff erfasst wird, dass auf der Unterseite der Faserstoffbahn ein zweiter Hilfsstoff, insbesondere in flächenförmiger Form, zugesetzt wird und dass die Färbung oder Entfärbung des zweiten Hilfsstoffs durch den ersten Hilfsstoff gemessen wird.Method according to claim 8,
characterized,
that the first excipient is applied by means of a fluid or a fluid mixture or directly from the top to a region of the fibrous web, in that the flow of the fluid or of the fluid mixture is detected together with the first excipient remaining in it, that a second adjuvant, in particular in sheet form, is added to the underside of the fibrous web and the staining or decolorization of the second adjuvant is measured by the first adjuvant becomes.
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